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Enregistrement W4391937457 · doi:10.2196/50475

Integrating Explainable Machine Learning in Clinical Decision Support Systems: Study Involving a Modified Design Thinking Approach

2024· article· en· W4391937457 sur OpenAlexaffvenue
Michael Shulha, Jordan Hovdebo, Vinita D’Souza, F. Thibault, Rola Harmouche

Notice bibliographique

RevueJMIR Formative Research · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueExplainable Artificial Intelligence (XAI)
Établissements canadiensMcGill UniversityNational Research Council CanadaCentres Intégré Universitaires de Santé et de Services SociauxCentre Intégré Universitaire de Santé et de Services Sociaux du Centre-Sud-de-l'Île-de-Montréal
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceManagement scienceArtificial intelligenceEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Though there has been considerable effort to implement machine learning (ML) methods for health care, clinical implementation has lagged. Incorporating explainable machine learning (XML) methods through the development of a decision support tool using a design thinking approach is expected to lead to greater uptake of such tools. OBJECTIVE: This work aimed to explore how constant engagement of clinician end users can address the lack of adoption of ML tools in clinical contexts due to their lack of transparency and address challenges related to presenting explainability in a decision support interface. METHODS: We used a design thinking approach augmented with additional theoretical frameworks to provide more robust approaches to different phases of design. In particular, in the problem definition phase, we incorporated the nonadoption, abandonment, scale-up, spread, and sustainability of technology in health care (NASSS) framework to assess these aspects in a health care network. This process helped focus on the development of a prognostic tool that predicted the likelihood of admission to an intensive care ward based on disease severity in chest x-ray images. In the ideate, prototype, and test phases, we incorporated a metric framework to assess physician trust in artificial intelligence (AI) tools. This allowed us to compare physicians' assessments of the domain representation, action ability, and consistency of the tool. RESULTS: Physicians found the design of the prototype elegant, and domain appropriate representation of data was displayed in the tool. They appreciated the simplified explainability overlay, which only displayed the most predictive patches that cumulatively explained 90% of the final admission risk score. Finally, in terms of consistency, physicians unanimously appreciated the capacity to compare multiple x-ray images in the same view. They also appreciated the ability to toggle the explainability overlay so that both options made it easier for them to assess how consistently the tool was identifying elements of the x-ray image they felt would contribute to overall disease severity. CONCLUSIONS: The adopted approach is situated in an evolving space concerned with incorporating XML or AI technologies into health care software. We addressed the alignment of AI as it relates to clinician trust, describing an approach to wire framing and prototyping, which incorporates the use of a theoretical framework for trust in the design process itself. Moreover, we proposed that alignment of AI is dependent upon integration of end users throughout the larger design process. Our work shows the importance and value of engaging end users prior to tool development. We believe that the described approach is a unique and valuable contribution that outlines a direction for ML experts, user experience designers, and clinician end users on how to collaborate in the creation of trustworthy and usable XML-based clinical decision support tools.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,055
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,092
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Qualitatif · Signal consensuel: Qualitatif
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,055
Score d'incertitude au seuil0,290

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0550,092
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0020,004
Communication savante0,0050,004
Science ouverte0,0020,004
Intégrité de la recherche0,0020,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,204
Tête enseignante GPT0,456
Écart entre enseignants0,252 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeQualitatif
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations14
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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